题目
设有齐次线性方程组 ) (x)_(1)-(x)_(2)+(x)_(3)=0 2(x)_(1)+(x)_(2)-3(x)_(3)=0 .,解的情况是____。A.唯一解B.无穷多解C.无解D.不确定
设有齐次线性方程组
,解的情况是____。
A.唯一解
B.无穷多解
C.无解
D.不确定
题目解答
答案
答案为:B。本题已知齐次线性方程组为
,则系数矩阵为
,因为矩阵的秩等于其行秩等于其列秩,故该矩阵的秩一定小于等于2,本题未知量个数为3,故系数矩阵的秩小于未知量的个数。而对于齐次线性方程组,若方程组对应的系数矩阵的秩等于未知数的个数,则方程组有唯一解,反之有无穷多解。故本题有无穷多解,故答案为B。
解析
考查要点:本题主要考查齐次线性方程组解的情况的判定,涉及系数矩阵的秩与未知数个数的关系。
解题核心思路:
对于齐次线性方程组,若系数矩阵的秩等于未知数的个数,则方程组仅有零解(唯一解);若系数矩阵的秩小于未知数的个数,则方程组存在非零解(无穷多解)。因此,关键步骤是计算系数矩阵的秩并与未知数个数比较。
破题关键点:
- 系数矩阵为$2 \times 3$矩阵,秩最多为2。
- 未知数个数为3,因此系数矩阵的秩必然小于未知数个数,方程组必有无穷多解。
步骤1:写出系数矩阵
方程组对应的系数矩阵为:
$A = \begin{pmatrix}1 & -1 & 1 \\2 & 1 & -3\end{pmatrix}$
步骤2:计算矩阵的秩
通过行变换化简矩阵:
- 第二行减去$2$倍第一行:
$R_2 \leftarrow R_2 - 2R_1 \Rightarrow \begin{pmatrix}1 & -1 & 1 \\0 & 3 & -5\end{pmatrix}$ - 化简后矩阵有2个非零行,因此秩为2。
步骤3:比较秩与未知数个数
- 系数矩阵的秩$r=2$,未知数个数$n=3$。
- 因为$r < n$,根据齐次方程组解的判定定理,方程组有无穷多解。